KR101012975B1

KR101012975B1 - A body apparatus for a humanoid robot having modular elements

Info

Publication number: KR101012975B1
Application number: KR1020080075827A
Authority: KR
Inventors: 이수종
Original assignee: 이수종
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2011-02-10
Also published as: KR20100014038A

Abstract

본 발명은 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인간형 로봇의 경골부, 좌측견골부, 우측견골부, 골반부 등과 같은 주요 구성 요소들을 각각 다른 구성요소들과 독립적으로 지지프레임부에 조립 및 분해가 가능하도록 모듈화하여 계통구조를 단순히 하고, 부품 수를 줄이며, 생산, 조립, 분해의 편의성을 도모하여 제작 및 유지보수가 용이하고, 내구성을 구비하는 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a modular body device for a humanoid robot, and more particularly, a main frame such as the tibia, left shoulder, right shoulder, and pelvis of the humanoid robot is independently supported from each other. Modular body for simple assembly and disassembly of the system, simple system structure, reduced number of parts, ease of production, assembly and disassembly, making manufacturing and maintenance easy and durable humanoid robot Relates to a device.

인간형 로봇, 모듈화, 몸체 장치 Humanoid Robot, Modular, Body Device

Description

A body apparatus for a humanoid robot having modular elements

1960년대에 산업용 로봇이 최초로 출현했을 때는 공장과 같이 일정한 공간에서 단지 정해진 작업만을 단순히 반복하는 머니퓰레이터(manipulator)의 개념으로 사용되다가, 1980년대 이후 마이크로프로세서의 등장에 따른 컴퓨터의 발전과 관련 요소 기술들의 개발로 활발한 연구개발이 진행되어 로봇은 단순 작업만을 반복하던 장치가 아닌 다양한 목적 및 용도를 가지고 개발되기 시작했다. When industrial robots first appeared in the 1960s, they were used as the concept of a manipulator that simply repeats only certain tasks in a certain space, such as a factory. As the research and development progressed, the robot began to be developed for various purposes and uses, rather than a device that only repeated simple tasks.

로봇에 대한 기술 및 인식이 다양하게 변화하면서 정형화된 공장환경뿐만 아니라 사무실이나 가정과 같이 인간생활 환경에서 인간이 수행하는 작업을 대신할 수 있는 로봇에 대한 요구가 증가되었다. 그리하여 많은 과학자 및 공학자들은 굴곡지고 요철이 있고 계단 등이 존재하는 인간생활 환경에서 인간의 형태를 가지면서 어려움없이 작업을 수행할 수 있을 것으로 기대되는 인간형 로봇(humannoid; android)에 대한 연구를 매우 다양하고 심도있게 수행해 왔다. 인간형 로봇은 인간형 로봇은 로봇의 외형, 작동구조, 또는 사고 구조가 인간과 유사할 로봇을 의미한다. 이러한 인간형 로봇은 다른 형태의 로봇에 비해 자유도 및 호환성이 월등하며 인간의 환경에 가장 친화적이기 때문에 인간 도우미로써 가장 적합한 대안으로 평가되고 있다. As the technology and perceptions of robots have changed in various ways, there is an increasing demand for robots that can replace human tasks in the human living environment, such as offices and homes, as well as standardized factory environments. Thus, many scientists and engineers have diversified their research into humannoids (androids), which are expected to be able to perform tasks without difficulty in human form in human life environments with curved, uneven and staircases. Has been done in depth. Humanoid robot refers to a robot whose appearance, operation structure, or thought structure is similar to humans. Such humanoid robots are considered to be the most suitable alternatives to human assistants because they have greater degrees of freedom and compatibility than other types of robots and are most friendly to the human environment.

통상적인 인간형 로봇의 구조는 공개특허공보 특2001-50355호(공개일 2001.06.15.)와 첨부된 도1(a)에 기재된 바와 같이 2개의 팔부와 머리부(1)를 포함하는 상지와, 이동 동작을 실현하는 2개의 다리부로 이루어지는 하지와, 상지와 하지를 연결하는 체간부로 구성된다. 머리부(1)를 지지하는 목 관절은, 목 관절 요축(2)과, 목 관절 피치축(3)과, 목 관절 롤축(4)이라는 3자유도를 가지고 있다. 또한, 각 팔부는, 어깨 관절 피치축(8)과, 어깨 관절 롤축(9)과, 위팔 요축(10)과, 팔꿈치 관절 피치축(11)과, 앞팔 요축(12)과, 손목 관절 피치축(13)과, 손목 관절 롤축(14)과, 손부(15)로 구성된다. 인간의 손은 복수 개의 손가락을 포함하는 다관절?다자유도 구조체이지만, 인간형 로봇에 있어 손부(15)의 동작은 로봇(100)의 자세 제어나 보행 제어에 대한 기여나 영향이 적기 때문에 제로 자유도라고 가정하여 각 팔부는 7자유도를 가지는 것으로 한다. 또한, 체간부는, 체간 피치축(5)과, 체간 롤축(6)과, 체간 요축(7)이라는 3자유도를 가진다. 또한, 하지를 구성하는 각각 의 다리부는, 넓적다리 관절 요축(16)과, 넓적다리 관절 피치축(17)과, 넓적다리 관절 롤축(18)과, 무릎 관절 피치축(19)과, 발목 관절 피치축(20)과, 발목 관절 롤축(21)과, 발부(22)로 구성된다. 인간의 발은 다관절?다자유도의 발바닥을 포함한 구조체이지만, 도1(a)에 따른 인간형 로봇(100)의 발바닥은 제로 자유도로 한다. 따라서, 각 다리부는 6자유도로 구성된다. 이상을 총괄하면, 도1(a)에 따른 인간형 로보트(100) 전체로서는, 합계 3+(7× 2)+3+(6× 2)=32 자유도를 가지게 된다. 단, 이러한 인간형 로봇(100)이 반드시 32 자유도에 한정되는 것은 아니다. 설계상, 제작상의 제약 조건이나 요구수단 등에 따라서 자유도 즉 관절수를 적절하게 증감할 수 있다. The structure of a typical humanoid robot includes an upper limb including two arms and a head 1, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-50355 (published on June 15, 2001) and FIG. 1 (a). It consists of the lower leg which consists of two leg parts which implement | move a movement operation, and the trunk part which connects an upper limb and a lower leg. The neck joint supporting the head 1 has three degrees of freedom: the neck joint yaw axis 2, the neck joint pitch axis 3, and the neck joint roll axis 4. In addition, each arm part has a shoulder joint pitch axis 8, a shoulder joint roll axis 9, a forearm yaw axis 10, an elbow joint pitch axis 11, a forearm yaw axis 12, and a wrist joint pitch axis. 13, the wrist joint roll shaft 14, and the hand 15. The human hand is a multi-joint and multi-degree-of-freedom structure including a plurality of fingers, but in the humanoid robot, the motion of the hand 15 is zero degrees of freedom because the contribution or influence on the posture control or walking control of the robot 100 is small. Assume that each arm has seven degrees of freedom. The trunk portion also has three degrees of freedom: the trunk pitch axis 5, the trunk roll axis 6, and the trunk yaw axis 7. In addition, each leg constituting the lower limb is the thigh joint yaw axis 16, the thigh joint pitch axis 17, the thigh joint roll axis 18, the knee joint pitch axis 19, and the ankle joint The pitch axis 20, the ankle joint roll axis 21, and the foot part 22 are comprised. The human foot is a structure including the sole of the articulation-multiple degree of freedom, but the sole of the humanoid robot 100 according to Fig. 1 (a) has zero degrees of freedom. Thus, each leg is composed of six degrees of freedom. In summary, the entire humanoid robot 100 according to Fig. 1 (a) has a total of 3+ (7 × 2) +3+ (6 × 2) = 32 degrees of freedom. However, such a humanoid robot 100 is not necessarily limited to 32 degrees of freedom. By design, the degree of freedom, i.e. the number of joints, can be appropriately increased or decreased in accordance with manufacturing constraints, requirements, and the like.

이러한 기본적인 인간형 로봇의 구조에 기초하여 대표적인 종래의 기술로 도1(b) 및 도1(c)에 도시되고, 등록특허공보 제10-0797001호(공고일 2008.01.16.), 등록특허공보 제10-0788787호(공고일 2007.12.27.) 등에서 기재된 바와 같이 다양한 인간형 로봇의 몸체 구조가 제안되고 있다.Based on the structure of such a basic humanoid robot is shown in Figure 1 (b) and Figure 1 (c) as a typical conventional technique, the Patent Publication No. 10-0797001 (published on January 16, 2008), Patent Publication No. 10 As described in -0788787 (published Dec. 27, 2007), various human body robot body structures have been proposed.

그러나 이러한 종래 기술의 인간형 로봇을 위한 몸체 구조는 대부분의 실험실 차원에서 연구용으로 제작된 경우가 대부분이어서 제작 및 가공이 난해한 형상을 가지고, 조립 및 분해가 쉽지 않으며, 불필요하게 많은 부품을 사용하거나, 제품의 규격화 및 표준화가 부족하며, 내구성이 결여되어 제품의 생산 비용/운전비용/유지 및 보수 비용이 많이 소요된다는 단점을 가지고 있었다. However, since the body structure for the humanoid robot of the prior art is mostly manufactured for research at the laboratory level, it has a shape that is difficult to manufacture and process, is not easy to assemble and disassemble, and uses unnecessary parts or products. There was a lack of standardization and standardization of the product, and the lack of durability caused a lot of production cost, operation cost, maintenance and repair cost of the product.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인간형 로봇의 주요 구성 요소들을 모듈화하여 계통구조를 단순히 하고, 부품 수를 줄이며, 생산, 조립, 분해의 편의성을 도모하여 제작 및 유지보수가 용이하고, 내구성을 구비하는 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치를 제공하는 데 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and the main components of the humanoid robot is modularized to simplify the system structure, reduce the number of parts, and to facilitate the production, assembly and disassembly And it is an object to provide a modular body device for a humanoid robot that is easy to maintain and has durability.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치는 종방향으로 길게 형성된 판재로 형성되어 상기 몸체 장치의 종방향 형태를 유지하고 하중을 지지하는 척추프레임부, 횡방향으로 길게 형성된 판재로 형성되어 상기 몸체 장치의 횡방향 형태를 유지하고 상기 척추프레임부의 상부 중앙에 체결수단에 의해 고정되는 늑골프레임부, 판재로 형성되고 상기 척추프레임부의 하부에 체결수단에 의해 고정되어 전방에 수평으로 배치되는 골반고정프레임부를 가지는 지지프레임부; 상기 척추프레임부의 상부에 결합되며, 추가로 인간형 로봇의 머리부를 연결할 수 있고, 상기 머리부에 대한 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하여 인간의 목 관절을 역할을 하는 경골부; 상기 늑골프레임부의 좌측에 결합되며, 인간의 좌측 어깨의 역할을 하는 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하는 좌측견골부; 상기 늑골프레임부의 우측에 결합되며, 인간의 우측 어깨의 역할을 하는 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하는 우 측견골부; 상기 골반고정프레임부의 배면에 결합되며, 상기 지지프레임부에 대해 최소한 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하고, 추가로 인간형 로봇의 다리부를 연결할 수 있는 골반부;를 포함하되, 상기 경골부, 좌측견골부, 우측견골부, 골반부는 각각 다른 구성요소들과 독립적으로 조립 및 분해가 가능하도록 모듈화되어 상기 지지프레임과 체결수단에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.Modular body device for a humanoid robot according to the present invention for achieving the above object is formed of a longitudinally formed plate material to maintain the longitudinal form of the body device to support the load, spinal frame portion, transverse direction The rib frame part is formed of a plate formed long to maintain the transverse shape of the body device and fixed to the upper center of the spinal frame portion by the fastening means, formed of a plate and fixed to the lower portion of the spinal frame portion by the fastening means A support frame portion having a pelvic fixation frame portion disposed horizontally in front; It is coupled to the upper part of the spinal frame part, it can further connect the head of the humanoid robot, and provides a roll, pitch, yaw movement for the head to serve as a human neck joint Tibia; A left shoulder portion coupled to the left side of the rib frame portion and providing a roll, pitch, and yaw motion serving as a human left shoulder; A right side bone portion coupled to the right side of the rib frame portion and providing a roll, pitch, and yaw motion serving as a human right shoulder; And a pelvis coupled to the back of the pelvic fixation frame portion, the pelvis portion providing at least a pitch, yaw movement and additionally connecting the leg of a humanoid robot with respect to the support frame portion. , The left shoulder, right shoulder, and pelvis are each modularized to be assembled and disassembled independently of the other components, characterized in that coupled by the support frame and the fastening means.

여기서, 모듈형 몸체 장치의 지지프레임부는 상기 골반고정프레임부의 전단부에 체결수단에 의해 고정되고, 상기 척추프레임부와 소정간격으로 이격되어 종방향으로 길게 형성된 판재로 형성되며, 인간형 로봇의 상체 형태를 유지하고 내부 구성요소를 보호하는 흉골프레임부를 추가로 포함할 수 있다.Here, the support frame portion of the modular body device is fixed to the front end of the pelvic fixing frame portion by a fastening means, and formed of a plate formed long in the longitudinal direction spaced apart from the spinal frame portion at a predetermined interval, the upper body form of the humanoid robot It may further comprise a sternum frame portion to maintain and protect the internal components.

특히, 상기 좌측견골부 또는 우측견골부는 어깨의 피치(pitch) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 견골피치축 기어드모터; 어깨의 롤(roll) 운동을 만드는 구동력을 제공하며, 상기 몸체 내부쪽으로 설치되는 견골롤축 모터; 상기 견골롤축 모터와 평행하게 이격되어 상기 몸체 외부쪽으로 설치되며, 어깨의 롤(roll) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증가시키는 견골롤축 감속기; 평행하게 이격된 상기 견골롤축 모터와 상기 견골롤축 감속기를 체결수단에 의해 고정하도록 양측에 각각 견골롤축 모터결합브라켓와 견골롤축 감속기결합브라켓이 형성되되, 상기 견골롤축 모터와 상기 견골롤축 감속기의 축에는 각각 견골롤축 구동풀리부와 견골롤축 종동풀리부가 결합되어 타이밍벨트에 의한 동력전달이 이루어지며, 중앙에는 원통형 형상으로 형성되어 상기 원통형 형상의 내부에는 상기 타이밍벨트가 통과하도록 관통 구멍이 형성되고 상기 원통형 형상의 외부에는 상기 견골피치축 기어드모터의 축에 결합된 구동풀리부와 타이밍벨트에 의한 동력전달이 이루어지도록 풀리의 역할을 하는 견골피치축 종동풀리면이 형성되는 견골피치축 종동회전체; 일측에는 상기 견골피치축 기어드모터를 체결수단에 의해 고정하는 견골피치축 기어드모터 브라켓부, 타측에는 상기 견골피치축 종동회전체가 회동결합하도록 내부에 베어링이 설치된 관통구멍이 형성되는 견골피치축 종동회전체 수용부, 또 다른 타측에는 상기 늑골프레임부에 체결수단에 의해 독립적으로 모듈화되어 고정되는 늑골프레임결합부를 구비하는 견골프레임부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In particular, the left scapula or the right scapula is a scapular pitch geared motor for providing a driving force to create a pitch (pitch) movement of the shoulder; A scapular roll shaft motor that provides a driving force to create a roll motion of the shoulder and is installed toward the inside of the body; A scapular roll shaft reducer which is spaced in parallel with the scapular roll shaft motor and installed to the outside of the body, and changes to a rotational speed suitable for a roll motion of the shoulder and increases a transmission force; A scapular roll shaft motor coupling bracket and a scapula roll shaft reducer coupling bracket are formed on both sides to secure the scapular roll shaft motor and the scapular roll shaft reducer spaced in parallel by fastening means, respectively, on the shaft of the scapular roll shaft motor and the scapular roll shaft reducer. The scapula roll shaft drive pulley and the scapula roll shaft driven pulley are combined to achieve power transmission by a timing belt, and are formed in a cylindrical shape in the center thereof, and a through hole is formed inside the cylindrical shape so that the timing belt passes. The scapula pitch shaft driven rotary body is formed on the outside of the scapula pitch shaft driven pulley coupled to the shaft of the scapula pitch shaft geared motor and the scapula pitch shaft driven pulley to serve as a pulley to achieve power transmission by the timing belt; Scapula pitch shaft geared motor bracket portion for fixing the scapula pitch shaft geared motor by a fastening means on one side, scapula pitch shaft longitudinal is formed with a through-hole bearing installed therein so that the scapula pitch shaft driven rotational body is rotated Rotor body accommodating portion, the other side is a scapular frame portion having a rib frame coupling portion is modularized and fixed independently by the fastening means on the rib frame portion; characterized in that it comprises a.

이러한 해결수단을 구비한 본 발명의 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치는 경골부, 좌측견골부, 우측견골부, 골반부 등과 같은 주요 구성 요소들을 모듈화하여 계통구조를 단순히 함으로써, 부품 수 및 조립 공정이 감소되고 생산, 조립, 분해, 정비 등의 편의성이 향상되어 비용 절감이 가능하고 내구성이 향상될 수 있다. 이를 통해 가공의 용이성, 생산공정 및 조립의 편의성, 적은 부품 수, 제품의 규격화 및 표준화, 제품의 생산 비용/운전비용/유지 및 보수 비용을 고려한 설계, 간단한 가공 및 조립, 재료비 경감 등을 달성할 수 있다. Modular body device for the humanoid robot of the present invention having such a solution by simplifying the system structure by modularizing the major components such as tibia, left shoulder, right shoulder, pelvis, etc., the number of parts and assembly process Reduced cost and improved convenience of production, assembly, disassembly, maintenance, etc. can reduce costs and increase durability. This enables to achieve ease of processing, ease of production process and assembly, small number of parts, standardization and standardization of product, design considering production cost / operation cost / maintenance and maintenance cost of product, simple processing and assembly, and material cost reduction. Can be.

특히 로봇의 연구 개발 과정에서 수없이 많은 분해 조립이 이루어지는 것을 고려할 때 호환성이 확보되고, 고장난 부분을 모듈화된 부품으로 신속하게 교체하여 유지보수의 간편성을 확보하는 것은 제품의 개발기간을 앞당기고, 개발 비용을 절감하며, 신뢰성을 향상시킬 것으로 예상된다.In particular, considering the numerous disassembly and assembly of robots during the research and development process, the compatibility is secured, and the quick replacement of the broken parts with modular parts ensures the ease of maintenance. It is expected to reduce costs and improve reliability.

한편, 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치에 사용되는 지지프레임은 척추 프레임부, 늑골프레임부, 골반고정프레임부, 흉골프레임부 등과 같이 판재를 체결수단에 의해 고정하는 방식으로 형성되었기 때문에 통째로 가공할 필요가 없어 가공이 용이하고, 재료비를 절감할 수 있다는 장점을 제공한다.On the other hand, the support frame used in the modular body device for the humanoid robot is formed in such a way as to fix the plate by the fastening means, such as the spine frame, rib frame, pelvic fixation frame, sternum frame, etc. This eliminates the need for easy processing and reduces material costs.

또한, 어깨의 피치(pitch) 운동을 위한 견골피치축 기어드모터를 인간형 로봇의 몸통 쪽으로 위치시키고, 어깨의 롤(roll) 운동을 위한 견골롤축 모터와 견골롤축 감속기를 서로 분리시켜 비교적 하중이 많이 나가는 견골롤축 모터를 인간형 로봇의 몸통 쪽으로 위치시킴으로써 인간형 로봇의 좌우측 견골부에 연결되는 팔부에 대해 높은 동적 특성을 가지는 경량 설계를 가능하게 한다.In addition, the scapular pitch geared motor for pitch movement of the shoulder is placed toward the body of the humanoid robot, and the scapular roll shaft motor and the scapula roll shaft reducer for the roll movement of the shoulder are separated from each other, resulting in relatively high loads. Positioning the scapular roll shaft motor toward the torso of the humanoid robot enables a lightweight design with high dynamic characteristics for the arms connected to the left and right scapula of the humanoid robot.

그리고 이러한 모듈형 몸체 장치는 향후 인간형 로봇의 개발에 활용되어 인간의 형상과 기능으로 인간의 역할을 대행하고, 특히 인간이 수행하기에 어려운 분야에도 적용될 수 있을 것을 기대된다. 예를 들어 가정이나 사무실 등과 같이 경사지역, 요철, 계단 등이 존재하는 인간 생활 환경에서 인간에게 편리함을 제공하는 서비스 로봇으로 활용될 뿐만 아니라, 원자력 발전소 내의 방사능 영향지역에서 인간을 대신하여 작업을 수행하고, 전시장이나 행사장에서 안내 도우미로 사용될 수 있으며, 전장, 격오지 및 극지, 외계 등에 대한 탐사에도 응용될 수 있을 것이다. In addition, such a modular body device is expected to be used in the development of a humanoid robot in the future to act as a human in the shape and function of a human, and particularly applicable to a field that is difficult for a human to perform. For example, it is not only used as a service robot that provides human convenience in human living environments such as homes and offices, but also in inclined areas, irregularities, and stairs, but also performs work on behalf of humans in radioactive areas within nuclear power plants. In addition, it can be used as a guide helper in an exhibition hall or an event hall, and can be applied to exploration of battlefields, remote regions, polar regions, and extraterrestrials.

우선 로봇의 자유도 등을 표현하기 위해 좌표계를 로봇의 진행방향을 X축, 좌우방향을 Y축(단, 우측 방향을 정방향으로 정의한다), 수직 방향을 Z축으로 정의한다. 그리고 진행방향 즉 X축 주위의 회전을 ‘롤(roll)’이라고 부르고, 좌우 방향 즉 Y축 주위의 회전을 ‘피치(pitch)’라고 부르고, 수직방향 즉 Z축 주위의 회 전을 ‘요(yaw)’라고 부른다. 통상적인 인간형 로봇의 구조에 사용되는 자유도에 대한 도시는 첨부된 도 1(a) 및 이와 연관되어 본 출원서의 배경기술에 기재된 부분을 참조하면 된다. First of all, in order to express the degree of freedom of the robot, the coordinate system is defined as the X direction of the robot, the Y axis (the right direction is defined as the positive direction), and the vertical direction is the Z axis. The rotation around the X axis is called 'roll' and the rotation around the Y axis is called the 'pitch', and the rotation about the Z axis is vertical. yaw) ' An illustration of the degrees of freedom used in the construction of a typical humanoid robot may be referred to the accompanying FIG. 1 (a) and the parts described in connection with the background of this application.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the specific content for the practice of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)에 대한 사시도를, 도 3은 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 지지프레임부(210)에 대한 사시도를, 도 11은 도2의 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)에서 머리부(201), 팔부(203), 다리부(202)를 추가로 연결하고 외피부(204)를 적용하여 구현한 인간형 로봇에 대한 사시도(a) 및 정면도(b)를 나타낸 것이다. 2 is a perspective view of a modular body device 200 for a humanoid robot according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a support frame portion 210 of the modular body device 200 for a humanoid robot in Figure 2 11 is a perspective view of FIG. 11, which further connects the head 201, the arm 203 and the leg 202 in the modular body device 200 for the humanoid robot of FIG. It shows a perspective view (a) and a front view (b) of the humanoid robot implemented by applying.

도 2, 도 3 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)는 종방향으로 길게 형성된 판재로 형성되어 상기 몸체 장치(200)의 종방향 형태를 유지하고 하중을 지지하는 척추프레임부(211), 횡방향으로 길게 형성된 판재로 형성되어 상기 몸체 장치(200)의 횡방향 형태를 유지하고 상기 척추프레임부(211)의 상부 중앙에 위치한 늑골결합부(211a)에서 체결수단에 의해 고정되는 늑골프레임부(212), 판재로 형성되고 상기 척추프레임부(211)의 하부에 체결수단에 의해 고정되어 전방에 수평으로 배치되는 골반고정프레임부(213)를 가지는 지지프레임부(210); 상기 척추프레임부(211)의 상부에 결합되며, 추가로 인간형 로봇의 머리부(201)를 연결할 수 있고, 상기 머리부(201)에 대한 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하여 인간의 목 관절을 역할을 하는 경골부(240); 상기 늑골프레임부(212)의 좌측에 결합되며, 인간의 좌측 어깨의 역할을 하는 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하는 좌측견골부(220); 상기 늑골프레임부(212)의 우측에 결합되며, 인간의 우측 어깨의 역할을 하는 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하는 우측견골부(230); 상기 골반고정프레임부(213)의 배면에 결합되며, 상기 지지프레임부(210)에 대해 최소한 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 제공하고, 추가로 인간형 로봇의 다리부(202)를 연결할 수 있는 골반부(250);를 포함하되, 상기 경골부(240), 좌측견골부(220), 우측견골부(230), 골반부(250)는 각각 다른 구성요소들과 독립적으로 조립 및 분해가 가능하도록 모듈화되어 상기 지지프레임과 체결수단에 의해 결합되는 것이 바람직하다. 특히 골반고정프레임부(213)에는 도 3에 기재된 바와 같이 골반부(250)와 용이하게 결합될 수 있도록 원통홈부(213b)에 관통홀(213c)이 형성되어 나사, 볼트 및 너트, 리벳, 용접 등을 포함하는 다양한 체결 수단을 이용할 수 있다. 2, 3 and 11, the modular body device 200 for the humanoid robot according to an embodiment of the present invention is formed of a longitudinally formed plate formed in the longitudinal direction of the body device 200 Spinal frame portion 211 to maintain the shape and support the load, formed of a plate formed in the transverse direction to maintain the transverse shape of the body device 200 and the ribs located in the upper center of the spinal frame portion 211 Rib frame part 212, which is fixed by the fastening means in the engaging portion 211a, is formed of a plate and fixed to the lower portion of the vertebral frame portion 211 by the fastening means is disposed in the front pelvis fixing frame portion ( 213 having a support frame portion 210; It is coupled to the upper portion of the spinal frame portion 211, and can further connect the head portion 201 of the humanoid robot, roll, pitch (yaw) for the head portion (201) Tibia 240 serving to serve the neck joint of the human body; A left shoulder 220 coupled to the left side of the rib frame portion 212 and providing a roll, pitch, and yaw motion serving as a left shoulder of a human; A right shoulder portion 230 coupled to the right side of the rib frame portion 212 and providing a roll, pitch, and yaw motion serving as a human right shoulder; It is coupled to the rear surface of the pelvic fixation frame portion 213, provides a minimum pitch, yaw movement for the support frame portion 210, and further connects the leg portion 202 of the humanoid robot Including, but not including the pelvis 250, the tibia 240, left shoulder 220, right shoulder 230, pelvis 250 are each independently assembled and disassembled with other components can be It is preferably modularized to be coupled by the support frame and the fastening means. In particular, the pelvic fixation frame portion 213 is formed with a through hole 213c in the cylindrical groove portion 213b to be easily coupled to the pelvis 250, as shown in Figure 3 screws, bolts and nuts, rivets, welding, etc. Various fastening means including can be used.

여기서, 도 4에 기술된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 지지프레임부(210)는 상기 골반고정프레임부(213)의 전단부에 위치한 흉골결합부(213c)에서 체결수단에 의해 고정되고, 상기 척추프레임부(211)와 소정간격으로 이격되어 종방향으로 길게 형성된 판재로 형성되며, 인간형 로봇의 상체 형태를 유지하고 내부 구성요소를 보호하는 흉골프레임부(214)를 추가로 포함할 수 있다. 도 4(b)에는 상기 지지프레임부(210)가 적용된 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)에 대한 사시도가 나타나 있다.Here, as shown in Figure 4, the support frame 210 of the modular body device 200 for the humanoid robot according to an embodiment of the present invention is located in the front end of the pelvic fixed frame portion 213 sternum It is fixed by the fastening means in the coupling portion (213c), spaced apart from the vertebral frame portion 211 by a predetermined interval is formed of a long plate formed in the longitudinal direction, to maintain the upper body form of the humanoid robot and to protect the internal components The sternum frame portion 214 may further include. Figure 4 (b) is a perspective view of a modular body device 200 for the humanoid robot to which the support frame portion 210 is applied.

이와 같이 지지프레임은 척추프레임부(211), 늑골프레임부(212), 골반고정프레임부(213), 흉골프레임부(214) 등과 같이 판재를 체결수단에 의해 고정하는 방식으로 형성되었기 때문에 통째로 가공할 필요가 없어 가공이 용이하고, 재료비를 절감할 수 있다는 장점을 제공한다. Since the support frame is formed in such a way that the plate is fixed by the fastening means such as the vertebral frame part 211, the rib frame part 212, the pelvic fixation frame part 213, the sternum frame part 214 and the whole processing There is no need to do this, so it is easy to process and the material cost can be reduced.

이러한 지지프레임의 내부에는 인간형 로봇의 운동과 시퀀스를 총괄하는 통신 및 정보처리를 위한 제어부(controller, 205)를 설치할 수 있다. 제어부(205)는 각종 센서들로부터 필요한 입력들을 받아, 로봇의 실제 움직임과 원하는 움직임이 일치하도록 모터 또는 액추에이터에 출력 구동 신호를 내보내는 역할을 하여 로봇에 기본적인 능력을 부여하고, 원하는 복잡한 작업을 수행 가능하도록 한다. 더욱이 최근에 로봇에 지능을 부여하여 인간 수준의 다양한 작업 능력을 요구함에 따라 제어부(205)에는 인공지능, 의사결정 능력 부여 등을 포함하여 다양한 알고리즘이 접목되면서 그 중요성이 더욱 증대되고 있다.Inside the support frame, a controller 205 for communication and information processing that oversees the motion and sequence of the humanoid robot may be installed. The control unit 205 receives inputs from various sensors and sends output drive signals to the motor or actuator so that the actual movement of the robot matches the desired movement, thereby giving the robot the basic capability and performing the desired complex tasks. Do it. In addition, recently, as the intelligence of the robot demands a variety of work capabilities at the human level, the control unit 205 has increased its importance as various algorithms, including artificial intelligence and decision-making capability, are combined.

그리고 도 5에는 도 2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 좌측견골부(220)에 대한 사시도가, 도 6에는 도5의 좌측견골부(220)에서 주요 부품들을 분해하여 도시한 분해 사시도가 기재되어 있다. FIG. 5 is a perspective view of the left shoulder portion 220 of the modular body apparatus 200 for the humanoid robot in FIG. 2, and FIG. 6 is an exploded view of main components in the left shoulder portion 220 of FIG. 5. An exploded perspective view is described.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 좌측견골부(220)는 어깨의 피치(pitch) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 견골피치축 기어드모터(222); 어깨의 롤(roll) 운동을 만드는 구동력을 제공하며, 상기 몸체 내부쪽으로 설치되는 견골롤축 모터(224); 상기 견골롤축 모터(224)와 평행하게 이격되어 상기 몸체 외부쪽으로 설치되며, 어깨의 롤(roll) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증가시키는 견골롤축 감속기(225); 평행하게 이격된 상기 견골롤축 모터(224)와 상기 견골롤축 감속기(225)를 체결수단에 의해 고정하도록 양측에 각각 견골롤축 모터결합브라켓(223c)와 견골롤축 감속기결합브라켓(223d)이 형성되되, 상기 견골롤축 모터(224)와 상기 견골롤축 감속기(225)의 축에는 각각 견골롤축 구동풀리부(224b)와 견골롤축 종동풀리부(225b)가 결합되어 타이밍벨트(224c)에 의한 동력전달이 이루어지며, 중앙에는 원통형 형상으로 형성되어 상기 원통형 형상의 내부에는 상기 타이밍벨트(224c)가 통과하도록 관통 구멍이 형성되고 상기 원통형 형상의 외부에는 상기 견골피치축 기어드모터(222)의 축에 결합된 견골피치축 구동풀리부(222b)와 타이밍벨트(222c)에 의한 동력전달이 이루어지도록 풀리의 역할을 하는 견골피치축 종동풀리면(223a)이 형성되는 견골피치축 종동회전체(223); 일측에는 상기 견골피치축 기어드모터(222)를 체결수단에 의해 고정하는 견골피치축 기어드모터 브라켓부(221a), 타측에는 상기 견골피치축 종동회전체(223)가 회동결합하도록 내부에 베어링(221e)이 설치된 관통구멍이 형성되는 견골피치축 종동회전체 수용부(221b), 또 다른 타측에는 상기 늑골프레임부(212)의 좌측견골결합부(212a)에서 체결수단에 의해 독립적으로 모듈화되어 고정되는 늑골프레임결합부(221c)를 구비하는 견골프레임부(221);를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 견골피치축 종동회전체 수용부(221b)에는 상기 타이밍벨트(222c)가 지나가기 위한 타이밍벨트 수용홈(221d)과, 상기 견골피치축 종동회전체(223)가 축방향으로 직선이동하는 것을 방지하는 스냅링(221f) 등을 포함하는 축방향 이동 고정수단이 형성될 수 있다. 여기서 미설명 부호 223b는 상기 견골피치축 종동회전체(223)가 상기 견골피치축 종동회전체 수용부(221b)의 내부에서 회동하도록 하는 베어링(221e)이 끼워맞춤되어 설치되는 베어링 결합면(223b)이다.5 and 6, the left scapula 220 of the modular body device 200 for a humanoid robot according to an embodiment of the present invention is a scapula providing a driving force to create a pitch movement of the shoulder. Pitch axis geared motor 222; A scapula roll shaft motor 224 that provides a driving force to create a roll movement of the shoulder and is installed into the body; A scapular roll shaft reducer 225 that is spaced parallel to the scapular roll shaft motor 224 and installed to the outside of the body, and changes to a rotational speed suitable for a roll movement of the shoulder and increases a transmission force; Scapular roll shaft motor coupling bracket 223c and scapular roll shaft reducer coupling bracket 223d are formed at both sides to fix the scapular roll shaft motor 224 and the scapular roll shaft reducer 225 spaced in parallel by fastening means. The scapula roll shaft motor 224 and the scapula roll shaft reducer 225 are coupled to the scapula roll shaft drive pulley 224b and the scapula roll shaft driven pulley 225b, respectively, to achieve power transmission by the timing belt 224c. Is formed in the center of the cylindrical shape through-hole is formed in the inside of the cylindrical shape so that the timing belt 224c passes through the outside of the cylindrical shape scapula coupled to the shaft of the scapular pitch shaft geared motor 222 A scapula pitch shaft driven rotating body 223 in which a scapula pitch shaft driven pulley surface 223a is formed to serve as a pulley to achieve power transmission by the pitch shaft driving pulley 222b and the timing belt 222c; On one side, the scapular pitch shaft geared motor bracket portion 221a for fixing the scapular pitch shaft geared motor 222 by a fastening means, and on the other side, the scapular pitch shaft driven rotational body 223 is pivotally coupled therein to a bearing 221e. Skeleton pitch shaft driven rotary body receiving portion 221b is formed through hole is installed, the other side is independently modularized and fixed by the fastening means in the left shoulder coupling portion (212a) of the rib frame 212 It is preferable to include a; scapula frame portion 221 having a rib frame coupling portion (221c). In addition, the timing belt receiving groove 221d for passing the timing belt 222c and the scapular pitch shaft driven rotating body 223 linearly move in the axial direction in the scapular pitch shaft driven rotating body accommodating part 221b. An axial movement fixing means including a snap ring 221f or the like may be formed. Here, reference numeral 223b denotes a bearing engagement surface 223b in which the scapular pitch shaft driven rotational body 223 is fitted to be fitted with a bearing 221e to rotate inside the scapular pitch shaft driven rotational body accommodating part 221b. )to be.

추가적으로 상기 좌측견골부(220)는 어깨의 요(yaw) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 견골요축 모터(227); 상기 견골요축 모터(227)의 축에 체결수단에 의해 결합되어 어깨의 요(yaw)운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증대시키는 견골요축 감속기(227a); 일측은 상기 견골롤축 감속기(225)의 몸통에 체결수단에 의해 결합되는 견골롤축 감속기결합부(226a)를, 타측은 상기 견골요축 감속기(227a) 축의 끝단에 체결수단에 의해 결합되는 견골요축 감속기결합부(226b)를 구비하여 기본형태를 유지하고 하중을 지지하는 ‘ㄱ’자 형상의 연결프레임부(226);를 포함할 수 있다. 여기서 상기 견골요축 모터(227)는 견골요축 모터브라켓(227b)를 구비하여 상기 견골요축 감속기(227a)와 결합되고 있으며, 상기 견골요축 감속기(227a)의 몸통에는 팔부(203) 등과 체결수단으로 연결하기 위한 견골요축 감속기마운트(227c)가 구비된다. 상기 견골요축 감속기마운트(227c)는 외부 표면에 팔부(203)나 손가락 장치에 전원이나 신호를 인가하기 위해 케이블이 지나가도록 하는 다수의 케이블 통과홈(227d)과 상기 팔부(203)을 체결수단에 의해 결합하기 위해 위한 다수의 팔부연결용 나사구멍(227e)을 갖추고 있다. 또한, 상기 좌측견골프레임부(221), 상기 견골피치축 종동회전체(223), 상기 견골요축 감속기마운트(227c) 등에는 상기 견골피치축 기어드모터(222), 상기 견골롤축 모터(224), 상기 견골요축 모터(227)를 각각 상대치 엔코더를 가진 모터로 사용하는 경우 적당한 위치에 초기 원점을 확보하기 위한 추가적인 위치센서 등을 결합하기 위한 공간을 제공할 수 있다.Additionally, the left scapula 220 may include a scapular yaw shaft motor 227 for providing a driving force to create a yaw motion of the shoulder; A scapular yaw axis reducer 227a coupled to the shaft of the scapular yaw axis motor 227 to change to a rotational speed suitable for a yaw movement of the shoulder and increase a transmission force; One side of the scapular roll shaft reducer coupling portion 226a is coupled to the body of the scapula roll shaft reducer 225 by the fastening means, the other side of the scapular shaft reducer coupling is coupled to the end of the shaft of the scapular shaft reducer 227a It may include a; 226b having a 'b' shaped connection frame portion 226 to maintain the basic shape and to support the load. Here, the scapula yaw shaft motor 227 is provided with a scapula shaft motor bracket 227b and coupled to the scapula shaft reducer 227a, and is connected to the body of the scapula shaft reducer 227a by an arm 203 or the like. A scapular yaw shaft reducer mount 227c is provided. The scapular yaw reduction gear mount 227c is provided with a plurality of cable passing grooves 227d and the arm 203 for fastening means through which cables pass through to apply power or a signal to an arm 203 or a finger device on an outer surface thereof. And a plurality of arm connection screw holes 227e for joining. In addition, the left scapular frame portion 221, the scapula pitch shaft driven rotary body 223, the scapula yaw shaft reducer mount 227c, and the scapula pitch shaft geared motor 222, the scapula roll shaft motor 224, When the scapular yaw shaft motor 227 is used as a motor having a relative encoder, respectively, it may provide a space for coupling an additional position sensor or the like to secure an initial origin at an appropriate position.

마찬가지로, 도 7에는 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 우측견골부(230)에 대한 사시도가, 도 8에는 도7의 우측견골부(230)에서 주요 부품들을 분해하여 도시한 분해 사시도가 나타나 있다. Similarly, FIG. 7 is a perspective view of the right shoulder portion 230 of the modular body device 200 for the humanoid robot in FIG. 2, and FIG. 8 is an exploded view of the main components in the right shoulder portion 230 of FIG. 7. An exploded perspective view is shown.

도 7과 도 8은 기재된 우측견골부(230)는 상기 도 5와 도 6에 기재된 좌측견골부(220)와 배치만 좌우대칭이 되고 동일한 구성을 가진다. 7 and 8, the right shoulder portion 230 described above has only the left and right symmetry arrangement with the left shoulder portion 220 shown in FIGS. 5 and 6 and has the same configuration.

도 7 및 도 8을 참조하면 이러한 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 우측견골부(230)는 어깨의 피치(pitch) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 견골피치축 기어드모터(232); 어깨의 롤(roll) 운동을 만드는 구동력을 제공하며, 상기 몸체 내부쪽으로 설치되는 견골롤축 모터(234); 상기 견골롤축 모터(234)와 평행하게 이격되어 상기 몸체 외부쪽으로 설치되며, 어깨의 롤(roll) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증가시키는 견골롤축 감속기(235); 평행하게 이격된 상기 견골롤축 모터(234)와 상기 견골롤축 감속기(235)를 체결수단에 의해 고정하도록 양측에 각각 견골롤축 모터결합브라켓(233c)와 견골롤축 감속기결합브라켓(233d)이 형성되되, 상기 견골롤축 모터(234)와 상기 견골롤축 감속기(235)의 축에는 각각 견골롤축 구동풀리부(234b)와 견골롤축 종동풀리부(235b)가 결합되어 타이밍벨트(234c)에 의한 동력전달이 이루어지며, 중앙에는 원통형 형상으로 형성되어 상기 원통형 형상의 내부에는 상기 타이밍벨트(234c)가 통과하도록 관통 구멍이 형성되고 상기 원통형 형상의 외부에는 상기 견골피치축 기어드모터(232)의 축에 결합된 견골피치축 구동풀리부(232b)와 타이밍벨트(232c)에 의한 동력전달이 이루어지도록 풀리의 역할을 하는 견골피치축 종동풀리면(233a)이 형성되는 견골피치축 종동회전체(233); 일측에는 상기 견골피치축 기어드모터(232)를 체결수단에 의해 고정하는 견골피치축 기어드모터 브라켓부(231a), 타측에는 상기 견골피치축 종동회전체(233)가 회동결합하도록 내부에 베어링(231e)이 설치된 관통구멍이 형성되는 견골피치축 종동회전체 수용부(231b), 또 다른 타측에는 상기 늑골프레임부(212)의 우측견골결합부(212b)에서 체결수단에 의해 독립적으로 모듈화되어 고정되는 늑골프레임결합부(231c)를 구비하는 견골프레임부(231);를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 견골피치축 종동회전체 수용부(231b)에는 상기 타이밍벨트(232c)가 지나가기 위한 타이밍벨트 수용홈(231d)과, 상기 견골피치축 종동회전체(233)가 축방향으로 직선이동하는 것을 방지하는 스냅링(231f) 등을 포함하는 축방향 이동 고정수단이 형성될 수 있다. 여기서 미설명 부호 233b는 상기 견골피치축 종동회전체(233)가 상기 견골피치축 종동회전체 수용부(231b)의 내부에서 회동하도록 하는 베어링(231e)이 끼워맞춤되어 설치되는 베어링 결합면(233b)이다.7 and 8, the right shoulder portion 230 of the modular body apparatus 200 for such a humanoid robot includes a scapular pitch geared motor 232 that provides a driving force for creating a pitch movement of the shoulder; A scapula roll shaft motor 234 which provides a driving force to create a roll movement of the shoulder and is installed toward the inside of the body; A scapular roll shaft reducer 235 spaced in parallel with the scapular roll shaft motor 234 and installed toward the outside of the body to change a rotational speed suitable for a roll motion of the shoulder and increase a transmission force; Scapular roll shaft motor coupling brackets 233c and scapular roll shaft reducer coupling brackets 233d are formed at both sides to fix the scapular roll shaft motor 234 and the scapular roll shaft reducer 235 spaced in parallel by fastening means. The scapula roll shaft drive pulley 234b and the scapula roll shaft driven pulley 235b are respectively coupled to the shafts of the scapula roll shaft motor 234 and the scapula roll shaft reducer 235 to achieve power transmission by the timing belt 234c. Is formed in the center of the cylindrical shape through-holes are formed in the interior of the cylindrical shape so that the timing belt 234c passes, and the scapula coupled to the shaft of the scapular pitch shaft geared motor 232 outside the cylindrical shape A scapula pitch shaft driven rotating body 233 in which a scapula pitch shaft driven pulley surface 233a is formed to serve as a pulley for power transmission by the pitch shaft driving pulley 232b and the timing belt 232c; On one side, the scapular pitch shaft geared motor bracket portion 231a for fixing the scapular pitch shaft geared motor 232 by a fastening means, and on the other side, the scapular pitch shaft driven rotary body 233 is rotatably coupled to a bearing 231e. Skeleton pitch shaft driven rotary body receiving portion (231b) is formed through the through hole is installed, the other side is independently modularized and fixed by the fastening means in the right shoulder coupling portion (212b) of the rib frame 212 It is preferable to include a; scapula frame portion 231 having a rib frame coupling portion (231c). The timing belt receiving groove 231d and the scapular pitch shaft driven rotating body 233 linearly move in the axial direction in the scapular pitch shaft driven rotating body accommodating part 231b. An axial movement fixing means including a preventing snap ring 231f and the like may be formed. Here, reference numeral 233b denotes a bearing engagement surface 233b in which the bearing 231e is fitted so that the scapular pitch shaft driven rotary body 233 rotates inside the scapular pitch shaft driven rotary body accommodating part 231b. )to be.

추가적으로 상기 우측견골부(230)는 어깨의 요(yaw) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 견골요축 모터(237); 상기 견골요축 모터(237)의 축에 체결수단에 의해 결합되어 어깨의 요(yaw)운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증대시키는 견골요축 감속기(237a); 일측은 상기 견골롤축 감속기(235)의 몸통에 체결수단에 의해 결합되는 견골롤축 감속기결합부(236a)를, 타측은 상기 견골요축 감속기(237a) 축의 끝단에 체결수단에 의해 결합되는 견골요축 감속기결합부(236b)를 구비하여 기본형태를 유지하고 하중을 지지하는 ‘ㄱ’자 형상의 연결프레임부(236);를 포함할 수 있다. 여기서 상기 견골요축 모터(237)는 견골요축 모터브라켓(237b)를 구비하여 상기 견골요축 감속기(237a)와 결합되고 있으며, 상기 견골요축 감속기(237a)의 몸통에는 팔부(203) 등과 체결수단으로 연결하기 위한 견골요축 감속기마운트(237c)가 구비된다. 상기 견골요축 감속기마운트(237c)는 외부 표면에 팔부(203)나 손가락 장치에 전원이나 신호를 인가하기 위해 케이블이 지나가도록 하는 다수의 케이블 통과홈(237d)과 상기 팔부(203)을 체결수단에 의해 결합하기 위해 위한 다수의 팔부연결용 나사구멍(237e)을 갖추고 있다. 또한, 상기 좌측견골프레임부(231), 상기 견골피치축 종동회전체(233), 상기 견골요축 감속기마운트(237c) 등에는 상기 견골피치축 기어드모터(232), 상기 견골롤축 모터(234), 상기 견골요축 모터(237)를 각각 상대치 엔코더를 가진 모터로 사용하는 경우 적당한 위치에 초기 원점을 확보하기 위한 추가적인 위치센서 등을 결합하기 위한 공간을 제공할 수 있다.In addition, the right shoulder portion 230 may include a scapula yaw motor 237 that provides a driving force to create a yaw motion of the shoulder; A scapular yaw axis reducer 237a coupled to a shaft of the scapular yaw axis motor 237 to change to a rotational speed suitable for yaw movement of the shoulder and increase a transmission force; One side is a scapula roll shaft reducer coupling portion 236a coupled to the body of the scapula roll shaft reducer 235 by the fastening means, the other side is a scapula shaft reducer coupling coupled to the end of the shaft of the scapular shaft reducer 237a It may include a; 236b having a 'b' shaped connection frame part 236 to maintain the basic shape and to support the load. Here, the scapula yaw shaft motor 237 is provided with a scapula shaft motor bracket 237b and is coupled to the scapula shaft reducer 237a, and is connected to the body of the scapula shaft reducer 237a by an arm 203 or the like. Skeleton yaw shaft reducer mount (237c) is provided for. The scapular yaw reduction gear mount 237c is provided with a plurality of cable passing grooves 237d and the arm 203 for fastening means through which cables pass through the arm 203 or a finger device to an external surface. And a plurality of arm connection screw holes 237e for joining. In addition, the left scapular frame portion 231, the scapula pitch shaft driven rotary body 233, the scapula yaw reduction gear mount 237c, etc., the scapula pitch shaft geared motor 232, the scapula roll shaft motor 234, When the scapular yaw shaft motor 237 is used as a motor having a relative encoder, respectively, it may provide a space for coupling an additional position sensor for securing an initial origin at an appropriate position.

더욱이, 도 5의 좌측견골부(220)와 도 6의 우측견골부(230)에서 보는 바와 같이 어깨의 피치(pitch) 운동을 위한 견골피치축 기어드모터(222, 232)를 인간형 로봇의 몸통 쪽으로 위치시키고, 어깨의 롤(roll) 운동을 위한 견골롤축 모터(224, 234)와 견골롤축 감속기(225, 235)를 서로 분리시켜 비교적 하중이 많이 나가는 견골롤축 모터(224, 234)를 인간형 로봇의 몸통 쪽으로 위치시킴으로써 인간형 로봇의 좌우측 견골부(220, 230)에 연결되는 팔부에 대해 높은 동적 특성을 가지는 경량 설계(203)를 가능하게 한다.Furthermore, as seen in the left shoulder 220 of FIG. 5 and the right shoulder 230 of FIG. 6, the scapular pitch geared motors 222 and 232 for the pitch movement of the shoulder are directed toward the torso of the humanoid robot. The scapular roll shaft motors 224 and 234 and the scapular roll shaft reducers 225 and 235 for the roll movement of the shoulders, respectively. Positioning toward the torso allows for a lightweight design 203 having high dynamic characteristics for the arms connected to the left and right shoulder blades 220, 230 of the humanoid robot.

그리고 도 9에는 도 2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 경골부(240)에 대한 사시도가 나타나 있다. 9 shows a perspective view of the tibia 240 of the modular body device 200 for the humanoid robot in FIG. 2.

도 9를 참조하면, 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 경골부(240)는 목 관절의 롤(roll) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 경골롤축 모터(242); 상기 경골롤축 모터(242)의 축에 결합되어 목 관절의 롤(roll) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증대시키는 경골롤축 감속기(242b); 목 관절의 요(yaw)운동을 만드는 구동력을 제공하는 경골요축 모터(243); 상기 경골요축 모터(243)의 축에 결합되어 목 관절의 요(yaw) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증대시키는 경골요축 감속기(243b); 일측에는 상기 경골롤축 감속기(242b)를 체결수단에 의해 고정하고, 타측에는 상기 경골요축 모터(243) 측면에 고정결합된 경골요축 모터브라켓(243a)의 타단이 회동가능하게 고정되고, 하부에는 상기 척추프레임부(211)의 상부에 위치한 경골결합부(211b)에서 체결수단에 의해 고정결합되는 척추프레임결합부(241a)가 형성된 경골프레임부(241);를 포함하고, 상기 경골롤축 감속기(242b)의 축과 상기 경골요축 모터브라켓(243a)의 타단 축에는 각각 경골롤축 구동풀리부(242d)와 경골롤축 종동풀리부(242f)가 결합되어 타이밍벨트(242e)에 의해 동력전달이 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 미설명 부호 242a는 경골롤축 모터(242)에 결합되어 경골롤축 감속기(하이닉드라이브, 242b)를 연결하게 하는 경골롤축 모터브라켓(242a)이고, 242c는 상기 경골롤축 감속기(하이닉드라이브, 242b)의 몸통을 상기 경골프레임부(241)에 고정결합시키는 경골롤축 플랜지(242c)로, 적당한 위치에 상기 경골롤축 모 터(242)를 상대치 엔코더를 가진 모터로 사용하는 경우 초기 원점을 확보하기 위한 추가적인 위치센서 등을 결합하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 경골요축 감속기마운트(243c)는 상기 경골요축 감속기(하모닉드라이브, 243b)의 몸통에 고정결합되며, 적당한 위치에 상기 경골요축 모터(243)를 상대치 엔코더를 가진 모터로 사용하는 경우 초기 원점을 확보하기 위한 추가적인 위치센서 등을 결합하기 위한 공간을 제공할 수 있다.9, the tibia portion 240 of the modular body device 200 for a humanoid robot according to an embodiment of the present invention is a tibial roll shaft motor that provides a driving force to create a roll motion of the neck joint (242); Tibia roll shaft reducer 242b coupled to the shaft of the tibia roll shaft motor 242 to change to a rotational speed suitable for the roll motion of the neck joint and increase the transmission force; Tibia yaw axis motor 243 which provides a driving force to create a yaw movement of the neck joint; A tibial shaft reducer (243b) coupled to the shaft of the tibial shaft motor (243) to change to a rotational speed suitable for yaw motion of the neck joint and increase a transmission force; The tibial roll shaft reducer 242b is fixed to one side by a fastening means, and the other end of the tibial shaft motor bracket 243a fixedly coupled to the side of the tibial shaft motor 243 is rotatably fixed to the lower side. And tibial frame part 241 formed with a vertebral frame engaging part 241a fixedly coupled by a fastening means in the tibial coupling part 211b positioned above the vertebral frame part 211. ) And the tibia roll shaft drive pulley 242d and the tibia roll shaft driven pulley 242f are coupled to the other end shaft of the tibia yaw shaft motor bracket 243a, respectively, so that power is transmitted by the timing belt 242e. Do. Here, reference numeral 242a is a tibial roll shaft motor bracket 242a coupled to the tibial roll shaft motor 242 to connect the tibial roll shaft reducer (hynix drive, 242b), and 242c is the tibial roll shaft reducer (hynix drive, 242b). Tibial roll shaft flange (242c) for fixing the body to the tibia frame portion 241, when using the tibia roll shaft motor 242 as a motor with a relative encoder in the appropriate position to secure the initial origin It is possible to provide a space for coupling the position sensor and the like. Tibial axis reducer mount (243c) is fixedly coupled to the body of the tibial axis reducer (harmonic drive, 243b), and secures the initial origin when using the tibial axis motor (243) as a motor having a relative value encoder in a proper position It is possible to provide a space for coupling an additional position sensor for the purpose.

추가적으로 상기 경골부(240)는 목 관절의 피치(pitch) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 경골피치축 모터(245); 상기 경골피치축 모터(245)의 축에 결합되어 목 관절의 피치(pitch) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증대시키는 경골피치축 감속기(245b); 일측은 상기 경골피치축 감속기(245b)의 몸통에 연결되는 경골피치축 고정결합부(244b)를, 타측은 상기 경골요축 감속기(243b)의 축 끝단에 체결수단에 의해 결합되는 경골요축 결합부(244a)를 구비하여 기본 형태를 유지하고 하중을 지지하는 ‘ㄱ’자 형상의 경골피치축 프레임부(244); 상기 경골피치축 감속기(245b) 축의 끝단에 체결수단에 의해 결합되는 경골피치축 결합부(246b)와, 인간형 로봇의 머리부(201)가 체결수단에 의해 결합될 수 있도록 고정할 수 있는 머리부 결합부(246b)가 형성되는 머리부 연결프레임부(246);를 포함할 수 있다. 여기서 미설명 부호 245a는 경골피치축 모터(245)에 결합되어 경골피치축 감속기(245b)를 연결하게 하는 경골피치축 모터브라켓(245a)이다. 상기 경골피치축 프레임부(244)의 경골피치축 고정결합부(244b)에는 적당한 위치에 상기 경골피치축 모터(245)를 상대치 엔코더를 가진 모터로 사용하는 경우 초기 원점을 확보하기 위 한 추가적인 위치센서 등을 결합하기 위한 공간을 제공할 수 있다.Additionally, the tibial part 240 includes a tibial pitch shaft motor 245 which provides a driving force to create a pitch motion of the neck joint; Tibial pitch shaft reducer 245b coupled to the shaft of the tibial pitch shaft motor 245 to change to a rotational speed suitable for a pitch movement of the neck joint and increase a transmission force; One side is a tibial pitch shaft fixed coupling portion 244b connected to the body of the tibial pitch shaft reducer 245b, the other side is a tibial shaft coupling portion coupled to the shaft end of the tibial shaft reducer (243b) by a fastening means ( 244a) having a tibial pitch axis frame portion 244 of the 'b' shape to maintain the basic shape and support the load; Tibial pitch shaft reducer 245b Tibial pitch shaft coupling portion 246b coupled to the end of the shaft by the fastening means, and the head portion 201 can be fixed so that the head 201 of the humanoid robot can be coupled by the fastening means And a head connection frame part 246 in which the coupling part 246b is formed. Here, reference numeral 245a is a tibial pitch shaft motor bracket 245a coupled to the tibial pitch shaft motor 245 to connect the tibial pitch shaft reducer 245b. The tibia pitch shaft fixed coupling portion 244b of the tibia pitch shaft frame portion 244 is additionally used to secure an initial origin when the tibia pitch shaft motor 245 is used as a motor having a relative value encoder at an appropriate position. It is possible to provide a space for coupling the position sensor and the like.

한편, 도 10에는 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 골반부(250)에 대한 사시도(a) 및 상기 골반부(250)에서 골반 프레임부(254)를 나타낸 사시도(b)가 기재되어 있다. 10 is a perspective view (a) of the pelvis 250 of the modular body device 200 for the humanoid robot in FIG. 2 and a perspective view (b) of the pelvis frame 254 in the pelvis 250. It is described.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 골반부(250)는 상기 골반부(250)는 골반의 요(yaw) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 골반요축 모터(253); 상기 골반요축 모터(253)의 축에 결합되어 어깨의 요(yaw) 운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증대시키는 골반요축 감속기(253b); 일측이 상기 골반요축 감속기(253b) 축 끝단에 체결수단에 의해 결합되고, 타측이 상기 골반고정프레임부(213)의 배면에 체결수단에 의해 결합되는 골반고정프레임부 연결부(251); 중앙부에는 상기 골반요축 감속기(253b)의 몸체가 체결수단에 의해 결합되고, 양측에는 일정간격을 두고 상기 중앙부에 수직 방향으로 돌출된 돌출부를 각각 형성하고, 상기 돌출부에 동축을 갖는 관통구멍이 각각 형성되어 골반의 피치(pitch) 운동을 가능하게 하는 골반피치축 감속기연결부(252a)와 골반피치축 플랜지연결부(252b)가 제공되는 골반요축 프레임부(252);를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, the pelvis 250 of the modular body device 200 for a humanoid robot according to an embodiment of the present invention provides the driving force to create the yaw motion of the pelvis 250. Pelvic axial shaft motor 253; A pelvic yaw shaft reducer 253b coupled to the shaft of the pelvic yaw shaft motor 253 to change to a rotational speed suitable for a yaw movement of the shoulder and increase a transmission force; One side is coupled to the shaft end of the pelvic axis reducer (253b) by the fastening means, the other side is connected to the back of the pelvis fixing frame portion 213 by the fastening means pelvic fixing frame portion connecting portion 251; A body of the pelvic yaw shaft reducer 253b is coupled to the center portion by fastening means, and on both sides, protrusions protruding in the vertical direction at regular intervals are formed on both sides, and through holes having coaxiality are formed on the protrusions, respectively. And a pelvic pivot frame part 252 provided with a pelvic pitch axis reducer connection part 252a and a pelvic pitch axis flange connection part 252b to enable a pitch movement of the pelvis.

여기서 상기 골반부(250)는 중앙부에는 인간형 로봇의 다리부(202)가 모듈형으로 체결수단에 의해 결합될 수 있고, 양측에는 일정간격을 두고 상기 중앙부에 수직 방향으로 돌출된 돌출부를 각각 형성하고, 상기 돌출부에 동축을 갖는 관통구멍이 각각 형성되어 골반의 피치(pitch) 운동을 가능하게 하는 감속기연결 관통 부(254a)와 플랜지연결 관통부(254b)가 제공되며, 상기 인간형 로봇의 상체에 대한 하중을 지지하는 골반 프레임부(254); 상기 골반 프레임부(254)의 일측 돌출부에, 상기 감속기연결 관통부(254a)와 이격되는 소정의 위치에 체결수단에 의해 결합되어 골반의 피치(pitch) 운동을 만드는 구동력을 제공하는 골반피치축 기어드모터(255); 상기 골반 프레임부(254)의 일측 돌출부에 형성된 상기 감속기연결 관통부(254a)와 상기 골반요축 프레임부(252)의 일측 돌출부에 형성된 상기 골반피치축 감속기연결부(252a)에 체결수단에 의해 결합되며, 골반의 피치(pitch)운동에 적합한 회전속도로 변경하고 전달력을 증가시키는 골반피치축 감속기(257); 상기 골반 프레임부(254)의 타측 돌출부에 형성된 상기 플랜지연결 관통부(254b)와 상기 골반요축 프레임부(252)의 타측 돌출부에 형성된 상기 골반피치축 플랜지연결부(252b)에 체결수단에 의해 결합되며, 골반의 피치(pitch)운동이 이루어지도록 회동할 수 있는 베어링이 결합된 골반피치축 타측플랜지(258);를 추가로 포함하고 상기 골반피치축 기어드모터(255)와 상기 골반피치축 감속기(257)의 축에는 각각 골반피치축 구동풀리부(255b)와 골반피치축 종동풀리부(256)가 결합되어 타이밍벨트(255c)에 의한 동력전달이 이루어져 골반의 피치(pitch) 운동을 가능하게 하는 것이 바람직하다. Wherein the pelvis 250 is a leg portion 202 of the humanoid robot in the central portion can be coupled by a fastening means in a modular form, each side has a predetermined interval to form a projection projecting in the vertical direction in the center portion, respectively, The projecting portion is provided with coaxial through-holes, respectively, and a reducer connection through portion 254a and a flange connection through portion 254b are provided to enable the pitch movement of the pelvis. The load on the upper body of the humanoid robot is provided. Pelvic frame portion 254 for supporting the; One side projection of the pelvic frame portion 254, the pelvic pitch shaft geared coupled to the predetermined position spaced apart from the reducer connection through portion 254a to provide a driving force to create a pitch (pelch) movement of the pelvis Motor 255; Is coupled to the reducer connection through portion 254a formed on one side of the pelvic frame portion 254 and the pelvic pitch axis reducer connection portion 252a formed on one side of the pelvic constriction frame portion 252 by fastening means. A pelvic pitch axis reducer 257 for changing the rotational speed suitable for the pitch movement of the pelvis and increasing the transmission force; It is coupled to the flange connecting through portion 254b formed on the other protrusion of the pelvic frame portion 254 and the pelvis pitch shaft flange connecting portion 252b formed on the other protrusion of the pelvic constriction frame portion 252 by fastening means. The pelvic pitch shaft geared motor 255 and the pelvic pitch shaft reducer 257 further include; a pelvic pitch shaft second flange 258 coupled with a bearing that can be rotated to achieve a pitch movement of the pelvis. ), The pelvic pitch shaft drive pulley 255b and the pelvic pitch shaft driven pulley 256 are coupled to each other to enable power transfer by the timing belt 255c to enable pitch movement of the pelvis. desirable.

그리고 본 출원서에서 기술된 체결 수단는 통상적으로 사용되는 나사, 볼트/너트/와셔, 리벳, 용접 등을 포함하는 다양한 수단이 사용될 수 있다.And the fastening means described in the present application may be used a variety of means, including screws, bolts / nuts / washers, rivets, welding, and the like conventionally used.

또한, 본 출원서에 기술된 각종 감속기는 회전 속도의 변경, 전달력의 증가, 전달방향의 변경의 역할을 수행하며, 로봇 분야에서는 보통 구조적으로 소량화 및 경량화가 가능한 하모닉 드라이브 감속기나 유성기어식 감속기기가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 하모닉 드라이브 감속기가 사용된다. 특히 하모닉 드라이브 감속기는 단지 웨이브 제너레이터(wave generator), 플렉스플라인(flexspline), 원형 스플라인(circular spline)의 3가지 기본 부품으로 구성되며, 웨이브 제너레이터가 1회전하면 플렉스플라인이 원형 스플라인보다 치수가 2개 적기 때문에 치수차인 2개만큼 반시계 방향으로 이동하는 원리를 이용하여 복잡한 기구적 구조를 사용하지 않고 동일 축 상에 1/30~1/320의 고감속비를 얻을 수 있어 많이 이용되고 있다. 또한, 유성기어식 감속기도 사용 가능한 데, 유성기어식 감속기는 태양기어(sun gear), 유성기어, 캐리어, 내접기어를 주요 구성으로 하며, 이러한 기어 세트들이 동일 중심선 상에 배열되어 매우 콤펙트하며, 여러 기어에 걸쳐 하중이 분산되기 때문에 높은 강도를 가질 수 있고, 기어들이 항상 맞물려 있어서 기어의 부딪침이나 부분결함이 발생할 가능성이 거의 없다. In addition, various reduction gears described in the present application play a role of changing the rotational speed, increasing the transmission force, and changing the transmission direction, and in the robot field, a harmonic drive reducer or a planetary gear reduction device that can be structurally reduced in size and weight is generally used. Can be used, preferably a harmonic drive reducer is used. In particular, the harmonic drive reducer consists of only three basic components: wave generator, flexspline, and circular spline, and once the wave generator is rotated, the flexline has a smaller dimension than the circular spline. Since there are two fewer, the principle of moving in the counterclockwise direction by two, which is the difference in dimensions, is widely used because a high reduction ratio of 1/30 to 1/320 can be obtained on the same axis without using a complicated mechanical structure. It is also possible to use planetary gear reducers, which consist mainly of sun gears, planetary gears, carriers and internal gears, and these gear sets are arranged on the same center line and are very compact. It can have high strength because the load is distributed over and the gears are always engaged so that there is little possibility of collision or partial defect of the gears.

이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)의 경골부(240), 좌측견골부(220), 우측견골부(230), 골반부(250) 등과 같은 주요 구성 요소들을 각각 다른 구성요소들과 독립적으로 지지프레임부(210)에 조립 및 분해가 가능하도록 모듈화하여 계통구조를 단순히 하고, 부품 수를 줄이며, 생산, 조립, 분해의 편의성을 도모하여 제작 및 유지보수가 용이하고, 내구성을 구비한다. As such, the main components of the modular body device 200 for the humanoid robot according to an embodiment of the present invention, such as tibia 240, left shoulder 220, right shoulder 230, pelvis 250, etc. The components are modularized to be assembled and disassembled on the support frame 210 independently of the other components, thereby simplifying the system structure, reducing the number of parts, and facilitating production, assembly, and disassembly. It is easy and durable.

도 11에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)에 머리부(201), 팔부(203), 다리부(202)를 추가하여 모듈형으로 체결수단 에 의해 연결하고 인공피부를 이용한 외피부(204)를 적용하여 구현한 인간형 로봇에 대한 사시도 및 정면도를 나타내고 있다. 특히 머리부(201)는 본 출원인이 출원번호 제10-2007-111820호(출원일 2007.11.03.)로 특허 출원한 인간형 로봇의 안면부를 위한 안구장치를 적용할 수 있다. 이러한 안구 장치(201)는 독립적인 동작을 위해 인간형 로봇 안면부의 내피 혹은 외피에 고정되지 않고 별도의 고정용 프레임을 이용하여 고정되며, 비교적 간단한 메커니즘인 평행사변형의 링크 기구를 사용하여 하드웨어적으로 동기화된 좌우방향 회전인 패닝(panning)운동과 상하방향 회전인 틸팅(tilting)운동을 가능하게 하는 한 쌍의 안구볼을 제공하여 인간의 안구 동작을 자연스럽게 모사하고, 사용되는 모터의 수를 줄여 제어 부담을 경감시키고, 추가적인 눈꺼풀 운동과 입 동작을 위한 기구를 간편하게 구현할 수 있다. 11 is connected to the modular body device 200 for the humanoid robot according to an embodiment of the present invention by adding the head 201, arm 203, leg 202 in a modular manner by the fastening means And a perspective view and a front view of a humanoid robot implemented by applying an outer skin 204 using artificial skin. In particular, the head 201 may be applied to the eye device for the face of the humanoid robot that the applicant has applied for a patent application No. 10-2007-111820 (application date 2007.11.03.). The eye device 201 is not fixed to the inner or outer skin of the humanoid robot face for independent operation, but is fixed using a separate fixing frame, and synchronized in hardware using a parallelogram link mechanism, which is a relatively simple mechanism. Provides a pair of eyeballs that enable the panning movement, which is rotated left and right, and the tilting movement, which is rotated up and down, to mimic human eye movements and reduce the number of motors used. It is easy to implement mechanisms for additional eyelid movements and mouth movements.

특히 이러한 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치(200)는 향후 인간형 로봇의 개발에 활용되어 인간의 형상과 기능으로 인간의 역할을 대행하고, 특히 인간이 수행하기에 어려운 분야에도 적용될 수 있을 것을 기대된다. 예를 들어 가정이나 사무실 등과 같이 경사지역, 요철, 계단 등이 존재하는 인간 생활 환경에서 인간에게 편리함을 제공하는 서비스 로봇으로 활용될 뿐만 아니라, 원자력 발전소 내의 방사능 영향지역에서 인간을 대신하여 작업을 수행하고, 전시장이나 행사장에서 안내 도우미로 사용될 수 있으며, 전장, 격오지 및 극지, 외계 등에 대한 탐사에도 응용될 수 있을 것이다. In particular, the modular body device 200 for the humanoid robot is expected to be used in the development of the humanoid robot in the future, to act as a human in the shape and function of the human, and particularly applicable to the field difficult for humans to perform. . For example, it is not only used as a service robot that provides human convenience in human living environments such as homes and offices, but also in inclined areas, irregularities, and stairs, but also performs work on behalf of humans in radioactive areas within nuclear power plants. In addition, it can be used as a guide helper in an exhibition hall or an event hall, and can be applied to exploration of battlefields, remote regions, polar regions, and extraterrestrials.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains many various obvious modifications without departing from the scope of the present invention. It is obvious. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations are possible by those skilled in the art within the equivalent scope of the technical idea of the present invention and the claims described below. .

도 1은 인간형 로봇의 통상적인 구조를 나타내는 자유도 구성 모델(a)과 이러한 모델에 기초하여 제안되고 있는 종래 기술의 인간형 로봇에 대한 사시도(b)(c)1 is a perspective view (b) and (c) of a degree-of-freedom configuration model (a) showing a typical structure of a humanoid robot and a humanoid robot of the prior art proposed based on such a model.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치에 대한 사시도(a)(b)Figure 2 is a perspective view of a modular body device for a humanoid robot according to an embodiment of the present invention (a) (b)

도 3은 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치의 지지프레임부에 대한 사시도Figure 3 is a perspective view of the support frame portion of the modular body device for a humanoid robot in Figure 2

도 4는 도3에서 흉골프레임부가 부가된 지지프레임부에 대한 사시도(a) 및 상기 지지프레임부가 적용된 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치에 대한 사시도(b)4 is a perspective view (a) of the support frame portion to which the sternum frame portion is added in FIG. 3 and a perspective view (b) of the modular body device for the humanoid robot to which the support frame portion is applied;

도 5는 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치의 좌측견골부에 대한 사시도5 is a perspective view of the left shoulder of the modular body device for the humanoid robot in FIG.

도 6은 도5의 좌측견골부에서 주요 부품들을 분해하여 도시한 분해 사시도FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating major parts in the left shoulder portion of FIG. 5;

도 7은 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치의 우측견골부에 대한 사시도7 is a perspective view of the right shoulder of the modular body device for the humanoid robot in FIG.

도 8은 도7의 우측견골부에서 주요 부품들을 분해하여 도시한 분해 사시도FIG. 8 is an exploded perspective view illustrating major parts in the right shoulder of FIG. 7

도 9는 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치의 경골부에 대한 사시도Figure 9 is a perspective view of the tibia of the modular body device for the humanoid robot in Figure 2

도 10은 도2에서 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치의 골반부에 대한 사 시도(a) 및 상기 골반부에서 골반 프레임부를 나타낸 사시도(b)FIG. 10 is a perspective view (b) of a pelvic portion of a modular body device for a humanoid robot in FIG. 2 and a pelvic frame portion at the pelvis;

도 11은 도2의 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치에서 머리부, 팔부, 다리부를 추가로 연결하고 외부 피부를 적용하여 구현한 인간형 로봇에 대한 사시도(a) 및 정면도(b)FIG. 11 is a perspective view (a) and a front view (b) of a humanoid robot implemented by additionally connecting a head, an arm, and a leg and applying an external skin in the modular body device for the humanoid robot of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

200 몸체장치 201 머리부 202 다리부200 Body Unit 201 Head 202 Leg

203 팔부 204 외피부 205 제어부203 Arms 204 Outer skin 205 Controls

210 지지프레임부 211 척추프레임부 211a 늑골결합부210 Support frame part 211 Spine frame part 211a Rib joint part

211b 경골결합부 211b Tibia Joint

212 늑골프레임부 212a 좌측견골결합부212 Rib frame part 212a Left shoulder joint

212b 우측견골결합부212b Right shoulder joint

213 골반고정프레임부 213a 원통홈부 213b 관통홀213 Pelvic fixation frame section 213a Cylindrical groove section 213b Through hole

213c 흉골결합부213c Sternum Joint

214 흉골프레임부214 Sternum Frame

220 좌측견골부220 left shoulder

221 좌측견골프레임부 221a 견골피치축 기어드모터 브라켓부221 Left shoulder frame 221a Scapular pitch shaft geared motor bracket

221b 견골피치축 종동회전체 수용부 221c 늑골프레임결합부221b Scapular Pitch Shaft Follower Rotor Receptacle 221c Rib Frame Joint

221d 타이밍벨트 수용홈 221e 베어링 221f 스냅링221d timing belt receiving groove 221e bearing 221f snap ring

222 견골피치축 기어드모터 222a 견골피치축 기어드모터플랜지222 Scapula Pitch Shaft Geared Motor 222a Scapula Pitch Shaft Geared Motor Flange

222b 견골피치축 구동풀리부 222c 견골피치축 타이밍벨트222b Scapula Pitch Shaft Driving Pulley 222c Scapula Pitch Shaft Timing Belt

223 견골피치축 종동회전체 223a 견골피치축 종동풀리면223 Scapula pitch shaft driven rotator 223a Scapula pitch shaft driven pulley

223b 베어링 결합면 223c 견골롤축 모터결합브라켓223b Bearing coupling surface 223c Stiffener roll shaft Motor coupling bracket

223d 견골롤축 감속기결합브라켓223d Stiffener Roll Shaft Reducer Combined Bracket

224 견골롤축 모터 224a 견골롤축 모터플랜지224 Skeleton Roll Shaft Motor 224a Skeleton Roll Shaft Motor Flange

224b 견골롤축 구동풀리부 224c 견골롤축 타이밍벨트224b Stiffener Roll Shaft Driving Pulley 224c Stiffener Roll Shaft Timing Belt

225 견골롤축 감속기(하모닉드라이브) 225 Scapula Roll Shaft Reducer (Harmonic Drive)

225a 견골롤축 감속기플랜지 225b 견골롤축 종동풀리부225a shoulder roll shaft reducer flange 225b shoulder roll shaft driven pulley

226 좌측상박 연결프레임부 226a 견골롤축 감속기결합부226 Left upper connecting frame part 226a Stiffener roll shaft reducer coupling part

226b 견골요축 감속기결합부 226c 상박플랜지226b Skeleton Shaft Reducer Coupling 226c Upper Flange

227 견골요축 모터 227a 견골요축감속기(하이닉드라이브)227 Skeleton Shaft Motor 227a Skeleton Shaft Reducer (Hynic Drive)

227b 견골요축 모터브라켓 227c 견골요축 감속기마운트227b Skeleton Shaft Motor Bracket 227c Skeleton Shaft Reducer Mount

227d 케이블 통과홈 227e 팔부연결용 나사구멍227d Cable through hole 227e Screw hole for arm connection

230 우측견골부 231 우측견골프레임부230 Right shoulder 231 Right shoulder frame

231a 견골피치축 기어드모터 브라켓부231a Shoulder Pitch Shaft Geared Motor Bracket

231b 견골피치축 종동회전체 수용부231b Shoulder Pitch Shaft Follower Receptacle

231c 늑골프레임결합부 231d 타이밍벨트 수용홈231c rib frame joint 231d Timing belt housing

231e 베어링 231f 스냅링231e bearing 231f snap ring

232 견골피치축 기어드모터 232a 견골피치축 기어드모터플랜지232 scapular pitched geared motor 232a scapular pitched geared motor flange

232b 견골피치축 구동풀리부 232c 견골피치축 타이밍벨트232b Scapular Pitch Shaft Driving Pulley 232c Scapula Pitch Shaft Timing Belt

233 견골피치축 종동풀리유닛 233a 견골피치축 종동풀리면233 scapular shaft driven pulley unit 233a scapular pitch shaft driven pulley

233b 베어링 결합면 233c 견골롤축 모터결합부233b Bearing mating surface 233c Stiffener roll shaft motor joint

233d 견골롤축 감속기결합부 233d shoulder roll shaft reducer coupling

234 견골롤축 모터 234a 견골롤축 모터플랜지234 Skeleton Roll Shaft Motor 234a Skeleton Roll Shaft Motor Flange

234b 견골롤축 구동풀리부 234c 견골롤축 타이밍벨트234b Stiffener Roll Shaft Driving Pulley 234c Stiffener Roll Shaft Timing Belt

235 견골롤축 감속기(하모닉드라이브) 235 Stiffener Roll Shaft Reducer (Harmonic Drive)

235a 견골롤축 감속기플랜지 235b 견골롤축 종동풀리부235a shoulder roll shaft reducer flange 235b shoulder roll shaft driven pulley

236 우측상박 연결프레임부 236a 견골롤축 감속기결합부236 Right upper arm connection frame part 236a Stiffener roll shaft reducer coupling part

236b 견골요축 감속기결합부 236c 상박플랜지236b Skeleton Shaft Reducer Coupling 236c Upper Flange

237 견골요축 모터 237a 견골요축감속기(하이닉드라이브)237 Skeleton Shaft Motor 237a Skeleton Shaft Reducer (Hynic Drive)

237b 견골요축 모터브라켓 237c 견골요축 감속기마운트237b Skeleton Shaft Motor Bracket 237c Skeleton Shaft Reducer Mount

237d 케이블 통과홈 237e 팔부연결용 나사구멍237d Cable passing through hole 237e Screw connection for arm

240 경골부 241 경골프레임부240 Tibia 241 Tibia frame

241a 척추프레임결합부 241a spinal frame joint

242 경골롤축 모터 242a 경골롤축 모터브라켓242 Tibia roll shaft motor 242a Tibia roll shaft motor bracket

242b 경골롤축 감속기(하이닉드라이브)242b Tibial Roll Shaft Reducer (Hynic Drive)

242c 경골롤축 플랜지 242d 경골롤축 구동풀리부242c Tibia roll shaft flange 242d Tibia roll shaft drive pulley

242e 경골롤축 타이밍벨트 242f 경골롤축 종동풀리부242e Tibial roll shaft timing belt 242f Tibial roll shaft driven pulley

243 경골요축 모터 243a 경골요축 모터브라켓243 Tibia radius motor 243a Tibia radius motor bracket

243b 경골요축 감속기(하모닉드라이브)243b Tibial Shaft Reducer (Harmonic Drive)

243c 경골요축 감속기마운트243c Tibial Shaft Reducer Mount

244 경골피치축 프레임부 244a 경골요축 결합부244 Tibial pitch axis frame part

244b 경골피치축 고정결합부244b Tibia Pitch Shaft Fixed Coupling

245 경골피치축 모터 245a 경골피치축 모터브라켓245 Tibia Pitch Shaft Motor 245a Tibia Pitch Shaft Motor Bracket

245b 경골피치축 감속기(하모닉드라이브)245b Tibial pitch axis reducer (harmonic drive)

246 머리부 연결프레임부 246a 경골피치축 결합부246 Head connecting frame 246a Tibial pitch shaft joint

246b 머리부 결합부246b head coupling

250 골반부 251 골반고정프레임부 연결부250 pelvis 251 pelvic fixation frame connection

252 골반요축 프레임부 252a 골반피치축 감속기연결부252 Pelvic Shaft Frame Part 252a Pelvic Pitch Shaft Reducer Connection

252b 골반피치축 플랜지연결부252b Pelvic Pitch Flange Connection

253 골반요축 모터 253a 골반요축 모터브라켓253 Pelvic Shaft Motor 253a Pelvic Shaft Motor Bracket

253b 골반요축 감속기(하모닉드라이브) 253b Pelvic Shaft Reducer (Harmonic Drive)

254 골반 프레임부 254a 감속기연결 관통부254 Pelvic frame part 254a Reducer connection penetration

254b 플랜지 연결 관통부 254b flange connection penetration

255 골반피치축 기어드모터 255a 골반피치축 모터브라켓255 Pelvic Pitch Shaft Geared Motor 255a Pelvic Pitch Shaft Motor Bracket

255b 골반피치축 구동풀리부 255c 골반피치축 타이밍벨트255b Pelvic pitch axis drive pulley 255c Pelvic pitch axis timing belt

256 골반피치축 종동풀리부256 pelvic pitch shaft driven pulleys

257 골반피치축 감속기(하모닉드라이브)257 Pelvic Pitch Shaft Reducer (Harmonic Drive)

257a 골반피치축 감속기입력 플랜지257a Pelvic Pitch Shaft Reducer Input Flange

258 골반피치축 타측플랜지 258a 골반피치축 베어링258 Pelvic Pitch Axial Flange 258a Pelvic Pitch Axle Bearing

Claims

delete

In the modular body device 200 for a humanoid robot,

The spinal frame portion 211 is formed of a plate formed in the longitudinal direction to maintain the longitudinal form of the body device 200 to support the load, formed of a plate formed in the transverse direction is transverse to the body device 200 Rib frame part 212, which is maintained in the direction form and is fixed by the fastening means in the upper center of the spinal frame portion 211, formed of a plate and fixed to the lower portion of the spinal frame portion 211 by the fastening means forward A support frame portion 210 having a pelvic fixation frame portion 213 disposed horizontally on the support frame portion 210;

It is coupled to the upper portion of the spinal frame portion 211, and can further connect the head portion 201 of the humanoid robot, roll, pitch (yaw) for the head portion (201) Tibia 240 serving to serve the neck joint of the human body;

A left shoulder 220 coupled to the left side of the rib frame portion 212 and providing a roll, pitch, and yaw motion serving as a left shoulder of a human;

A right shoulder portion 230 coupled to the right side of the rib frame portion 212 and providing a roll, pitch, and yaw motion serving as a human right shoulder;

It is coupled to the rear surface of the pelvic fixation frame portion 213, provides a minimum pitch, yaw movement for the support frame portion 210, and further connects the leg portion 202 of the humanoid robot Including a pelvis 250, including;

The tibia 240, left shoulder 220, right shoulder 230, pelvis 250 are each modularized to be independently assembled and disassembled with other components by the support frame and the fastening means Combined,

The support frame 210 is

Is fixed to the front end of the pelvic fixing frame portion 213 by a fastening means, is formed of a plate formed long in the longitudinal direction spaced apart from the spinal frame portion 211 at a predetermined interval, and maintains the upper body form of the humanoid robot Modular body device 200 for a humanoid robot, characterized in that it further comprises a sternum frame portion 214 to protect the internal components.

In the modular body device 200 for a humanoid robot,

The left shoulder portion 220 or the right shoulder portion 230

Scapular pitch geared motors 222 and 232 which provide a driving force to create a pitch movement of the shoulder;

A scapula roll shaft motor (224, 234) which provides a driving force to create a roll movement of the shoulder and is installed into the body;

A scapular roll shaft reducer (225, 235) spaced in parallel with the scapular roll shaft motors (224, 234) and installed toward the outside of the body to change a rotational speed and increase a transmission force;

Skeleton roll shaft motor coupling brackets 223c and 233c and scapular roll shaft reducer coupling brackets on both sides to fix the scapular roll shaft motors 224 and 234 and the scapular roll shaft reducers 225 and 235 spaced in parallel by fastening means, respectively. 223d and 233d are formed on the shafts of the scapular roll shaft motors 224 and 234 and the scapula roll shaft reducers 225 and 235, respectively, of the scapula roll shaft driving pulleys 224b and 234b and the scapula roll shaft driven pulleys 225b and 235b is coupled to power transmission by the timing belts 224c and 234c, and is formed in a cylindrical shape in the center thereof, and a through hole is formed inside the cylindrical shape so that the timing belts 224c and 234c pass. The outside of the cylindrical shape is the pulley so that the power transmission by the scapular pitch shaft drive pulleys (222b, 232b) and the timing belts (222c, 232c) coupled to the shaft of the scapular pitch shaft geared motors (222, 232) Scapula pitch axis Unprotected (223a, 233a) is gyeongol pitch axis species donghoe body (223 and 233) are formed;

On one side, the scapula pitch shaft geared motor brackets 221a and 231a for fixing the scapula pitch shaft geared motors by fastening means, and the scapula pitch shaft driven rotary bodies 223 and 233 are pivotally coupled to the other side. Skeleton pitch shaft driven rotating body receiving portion (221b, 231b) is formed in the through-hole is installed in the bearing so that the other side is rib frame frame is independently modularized and fixed by the fastening means to the rib frame portion 212 Scapula frame parts (221, 231) having a portion (221c, 231c);

Modular body device 200 for a humanoid robot comprising a.

The method of claim 3, wherein

The left shoulder portion 220 or the right shoulder portion 230

Scapular yaw axis motors 227 and 237 which provide a driving force to create a yaw movement of the shoulder;

A scapular yaw shaft reducer (227a, 237a) coupled to the shaft of the scapular yaw shaft motors (227, 237) to change the rotational speed and increase the transmission force;

One side is coupled to the body of the scapular roll shaft reducer (225, 235), the other side is coupled to the end of the shaft of the scapular yaw shaft reducer (227a, 237a) by a fastening means to maintain the basic shape and support the load Connecting frame portions 226 and 236;

Modular body device 200 for a humanoid robot, characterized in that it further comprises.

The method of claim 4, wherein

Skeleton yaw shaft reducer mount (237c) for connecting to the body of the scapular yaw shaft reducer (227a, 237a) by the fastening means and the like arm portion 203,

The scapular yaw reduction gear mount 237c is provided with a plurality of cable passing grooves 237d and the arm 203 for fastening means to pass the cable to apply power or a signal to the arm 203 or the finger device on the outer surface. A plurality of arm connection screw holes 237e for coupling by means of

Modular body device 200 for a humanoid robot comprising a.

In the modular body device 200 for a humanoid robot,

The tibia 240 is

A tibial roll shaft motor 242 which provides a driving force to create a roll motion of the neck joint;

Tibia roll shaft reducer (242b) coupled to the shaft of the tibia roll shaft motor 242 to change the rotational speed and increase the transmission force;

Tibia yaw axis motor 243 which provides a driving force to create a yaw movement of the neck joint;

Tibia yaw shaft reducer (243b) is coupled to the shaft of the tibia yaw axis motor (243) to change the rotational speed and increase the transmission force;

The tibial roll shaft reducer 242b is fixed to one side by a fastening means, and the other end of the tibial shaft motor bracket 243a fixedly coupled to the side of the tibial shaft motor 243 is rotatably fixed to the lower side. And a tibial frame portion 241 having a vertebral frame coupling portion 241a fixedly coupled to the upper portion of the vertebral frame portion 211 by a fastening means.

Tibia roll shaft drive pulley 242d and tibia roll shaft driven pulley 242f are coupled to the shaft of the tibial roll shaft reducer 242b and the other end shaft of the tibial yaw shaft motor bracket 243a, respectively, by a timing belt 242e. Modular body device for a humanoid robot, characterized in that the power transmission is made.

The method of claim 6,

The tibia 240 is

A tibial pitch shaft motor 245 which provides a driving force for creating a pitch movement of the neck joint;

Tibial pitch shaft reducer 245b coupled to the shaft of the tibial pitch shaft motor 245 to change the rotational speed and increase the transmission force;

One side is coupled to the body of the tibial pitch axis reducer (245b), the other side is coupled to the shaft end of the tibial yaw axis reducer (243b) by the fastening means to maintain the basic shape and support the load 'a' shaped tibial pitch Shaft frame portion 244;

Tibial pitch shaft reducer 245b Tibial pitch shaft coupling portion 246b coupled to the end of the shaft by the fastening means, and the head portion 201 can be fixed so that the head 201 of the humanoid robot can be coupled by the fastening means Head connection frame portion 246, the coupling portion 246b is formed;

Modular body device 200 for a humanoid robot comprising a.

In the modular body device 200 for a humanoid robot,

The pelvis 250 is

A pelvic yaw axis motor 253 which provides a driving force to create a yaw motion of the pelvis;

A pelvis shaft reducer 253b coupled to the shaft of the pelvis shaft motor 253 to change the rotational speed and increase the transmission force;

One side is coupled to the shaft end of the pelvic axis reducer (253b) by the fastening means, the other side is connected to the back of the pelvis fixing frame portion 213 by the fastening means pelvic fixing frame portion connecting portion 251;

A body of the pelvic yaw shaft reducer 253b is coupled to the center portion by fastening means, and on both sides, protrusions protruding in the vertical direction at regular intervals are formed on both sides, and through holes having coaxiality are formed on the protrusions, respectively. Pelvic axis axis frame portion 252 is provided with a pelvic pitch axis reducer connection portion 252a and pelvic pitch axis flange connection portion 252b to enable a pitch movement of the pelvis;

Modular body device 200 for a humanoid robot comprising a.

The method of claim 8,

The pelvis 250 is

The leg portion 202 of the humanoid robot may be coupled to the central portion by a fastening means in a modular form, and each side may have protrusions protruding in the vertical direction at regular intervals at regular intervals, and have a coaxial through portion. Each of the holes is provided with a reducer connection through portion 254a and a flange connection through portion 254b for allowing pitch movement of the pelvis, and a pelvic frame portion for supporting the load on the upper body of the humanoid robot ( 254);

One side projection of the pelvic frame portion 254, the pelvic pitch shaft geared coupled to the predetermined position spaced apart from the reducer connection through portion 254a to provide a driving force to create a pitch (pelch) movement of the pelvis Motor 255;

Is coupled to the reducer connection through portion 254a formed on one side of the pelvic frame portion 254 and the pelvic pitch axis reducer connection portion 252a formed on one side of the pelvic constriction frame portion 252 by fastening means. A pelvic pitch axis reducer 257 for changing the rotational speed and increasing the transmission force;

It is coupled to the flange connecting through portion 254b formed on the other protrusion of the pelvic frame portion 254 and the pelvis pitch shaft flange connecting portion 252b formed on the other protrusion of the pelvic constriction frame portion 252 by fastening means. And a pelvic pitch axis other flange 258 coupled with a bearing that can be rotated so that a pitch movement of the pelvis is achieved.

The pelvic pitch shaft drive pulley 255b and the pelvic pitch shaft driven pulley 256 are respectively coupled to the shafts of the pelvic pitch shaft geared motor 255 and the pelvic pitch shaft reducer 257 to the timing belt 255c. Modular body device 200 for a humanoid robot, characterized in that the power transfer is made to enable a pitch movement of the pelvis.